1. Was ist ein geschlossenes System? Mehrere Antworten können richtig sein.

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1 Klausurlösungen Thermodynamik I Wintersemester 2013/2014 Fragenteil Lösung zum Fragenteil 1. Was ist ein geschlossenes System? Mehrere Antworten können richtig sein. - Ein System, das keine Änderung der Entropie zulässt. - Ein System, das nur für Arbeit undurchlässig ist. - Ein System, das undurchlässig für Masse ist. - Ein System, das nur für Wärme undurchlässig ist. 2. Bewerten Sie die folgenden Aussagen auf ichtigkeit. Mehrere Antworten können richtig sein. - Prozessgrößen können temperaturabhängig sein. - Prozessgrößen können wegabhängig sein. - Zustandsgrößen können zeitabhängig sein. - Zustandsgrößen können wegabhängig sein. 3. Bei welchem Vorgang sinkt die Entropie eines Systems bzw. in einem Kontrollvolumen? Mehrere Antworten können richtig sein. - Isotherme Mischung zweier Luftströme. - Adiabate, reversible Verdichtung eines Gases. - Isotherme Verdichtung eines Gases. - Kondensation von Wasserdampf.

2 Klausurlösungen Thermodynamik I Wintersemester 2013/2014 Fragenteil 4. Zeichnen Sie ein Energie-Exergie-Anergie-Flussbild eines Blockheizkraftwerkes. 5. Welche Energieform ist prinzipiell speicherbar? Bewerten Sie die ichtigkeit der folgenden Antworten. Mehrere Antworten können richtig sein. - Wärme - Arbeit - Kinetische Energie - Potenzielle Energie 6. Welche der folgenden Gleichungen sind Fundamentalgleichungen? Mehrere Antworten können richtig sein. - p v = T - h = c p T - du = T ds p dv - du = u ds + u dv v s s v 7. Formulieren Sie den sogenannten dritten Hauptsatz der Thermodynamik. Die Entropie S eines reinen, kondensierten Stoffes, der sich im inneren Gleichgewicht befindet, nimmt bei T = 0 seinen kleinsten Wert an, dieser kann zu Null, also S = 0, normiert werden.

3 Klausurlösungen Thermodynamik I Wintersemester 2013/2014 Fragenteil 8. Wie groß ist ungefähr die mindestens erforderliche spezifische Arbeit zur isothermen Verdichtung eines idealen Gases = 400J/kg K von 1 bar auf 2 bar bei einer Umgebungstemperatur von 300 K? Nur eine Antwort ist richtig ,0 J/kg Lösung ,0 J/kg ,4 J/kg - 8,3172 J/kg mögl. Korrektur 9. Wie groß ist in etwa der Fehler bei der Bestimmung des Gasvolumenstroms, wenn statt mit der ealgasgleichung bei 100 bar die ideale Gasgleichung zur Berechnung verwendet wird? Der erste Virialgaskoeffizient B 1 T soll bei dieser Aufgabe konstant Pa 1 betragen. Die übrigen Virialgaskoeffizienten sind zu vernachlässigen. Nur eine Antwort ist richtig % zu niedrig % zu viel. Lösung - 50 % zu niedrig % zu viel. mögl. Korrektur 10. Wieviel Newtonmeter entsprechen 10 MWh? Nur eine Antwort ist richtig N m N m Lösung mögl. Korrektur N m N m

4 Klausurlösungen Thermodynamik I Wintersemester 2013/2014 Aufgabe 1 Lösung zu Aufgabe 1 a 6 Punkte b 6 Punkte = m M mix = 554,27J/kg K c v = 5 = 1385,67J/kg K 2 κ = c p = + c v = 1,4 c v c v c 8 Punkte m ZB,1 = p ZB,1 V ZB T ZB,1 m,1 = p,1 V T,1 = 0,00454kg = 0,000757kg T b pb n 1 n = T a p a n = 1 ln T b 1 T a ln p = 1,492 b p a w t,ab = h ab w t,ab = c p T b T a = 391,89kJ/kg d 8 Punkte Energiebilanz um ZB: U ZB,12 = m ZB,12 h b m ZB,2 c v T ZB,2 m ZB,1 c v T ZB,1 = m ZB,12 c p T b Einsetzen des idealen Gasgesetzes: p ZB,2 V ZB c v p ZB,1 V ZB c v = m ZB,12 c p T b m ZB,12 = 0,0058kg

5 Klausurlösungen Thermodynamik I Wintersemester 2013/2014 Aufgabe 1 e 8 Punkte s = κ c v ln TZB,3 T ZB,2 ln pzb,3 p ZB,2 m ZB,2 = m ZB,3 = m ZB,1 + m ZB,12 = 0,01034kg T ZB,2 = p ZB,2 V ZB m ZB,2 = 523,45K p ZB,3 = m ZB,3 T ZB,3 = 10,507bar V ZB s = 68,57J/kg K f 6 Punkte E el = U ZB,23 U ZB,23 = m ZB c v T ZB,23 = 380,4J g 4 Punkte Eine Energiebilanz über ZB und ergibt: m ZB,4 c v T ZB,4 m ZB,3 c v T ZB,3 + m,4 c v T,4 m,3 c v T,3 = 0 Einsetzen des idealen Gasgesetzes: p ZB,4 = p,4 p 4 VZB + p 4 V m ZB,3 T ZB,3 m,3 T,3 = 0 p 4 = m ZB,3 T ZB,3 + m,3 T,3 V ZB +V h 4 Punkte Iterationsstartwert m,4 = 0,00157kg T,4 = p,4 V m,4 = 537,8K = 9,36bar Erste Iterationsschleife: Neuer Wert für m,4 über Bilanz um ZB und. p 4 VZB c v m ZB,3 c v T ZB,3 + m,4 c v T,4 m,3 c v T,3 = 0 m,4 = m ZB,3 T ZB,3 + m,3 T,3 p 4 V ZB T,4 = 0,001574kg T,4 = p,4 V m,4 = 536,44K

6 Klausurlösungen Thermodynamik I Wintersemester 2013/2014 Aufgabe 1 Zweite Iterationsschleife: Neuer Wert für m,4 über Bilanz um ZB und. p 4 VZB c v m ZB,3 c v T ZB,3 + m,4 c v T,4 m,3 c v T,3 = 0 m,4 = m ZB,3 T ZB,3 + m,3 T,3 p 4 V ZB T,4 = 0,001578kg T,4 = p,4 V m,4 = 535,08K